Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы


 

C21D1/04 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2401879:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки деталей из бериллиевой бронзы. Детали нагревают до температуры 400±5°С и осуществляют старение в течение 1±0,5 ч при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~1,5-2, где t1 - время импульса, t2 - время паузы. Обеспечивается повышение пластичности бронзы. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и термической обработки медных сплавов.

Известен способ проведения термической обработки материалов [Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989, с.93-97]. Способ заключается в помещении деталей из металлических сплавов в индуктор и обработке их импульсами магнитного поля различной напряженности, длительности и количества. Недостатками этого способа являются конструктивная сложность используемого оборудования, включающего блоки формирователя импульсов, программные устройства и др., высокие напряженности накладываемых полей и невозможность изменения и получения однородной структуры сплава после обработки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки деталей из медных сплавов [Покоев А.В., Осинская Ю.В. Способ термической обработки деталей из медных сплавов, патент на изобретение №2218423 от 13.11.01], заключающийся в нагреве деталей из медных сплавов до 350±5°С и старении в течение 0,17-2 ч в однородном постоянном магнитном поле напряженностью 7±0,5 кЭ, при этом достигаются значения микротвердости от 340 до 428 кг/мм2.

Недостатком этого способа является недостаточно высокие значения параметров, характеризующих пластические свойства материала.

Задачей изобретения является повышение пластичности бериллиевой бронзы после термомагнитной обработки.

Указанная задача достигается тем, что в способе термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, при котором их нагревают до температуры 400±5°С, старят (выдерживают) в течение 1 ч, одновременно со старением деталь подвергается воздействию импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~l,5-2, где t1 - время импульса, где t2 - время паузы. Предварительно перед старением детали подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в следующем. При воздействии на детали из бериллиевой бронзы импульсного магнитного поля при повышенной температуре происходит изменение кинетики старения сплава, приводящее к изменению структуры сплава, так что его пластичность существенным образом увеличивается.

Пример конкретного выполнения - образец из бериллиевой бронзы БрБ-2 старили в импульсном магнитном поле и без него при температуре 400±5°С, времени старения 1 ч с амплитудой напряженности импульсного магнитного поля 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~1,5-2, где t1 - время импульса, где t2 - время паузы. Предварительно перед старением образцы подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

Старение проводили на установке, позволяющей осуществлять его в вакууме в импульсном магнитном поле, создаваемом электромагнитом ФЛ-1 с электронным блоком питания и управления. Форму сигнала импульсного магнитного поля можно описать следующим выражением:

где H1- амплитуда импульсной гармонической составляющей магнитного поля, f - частота магнитного поля, t1 - время импульса; t2 - время паузы (задержки импульса), t1/t2≅1,5-2.

После старения на образцах, состаренных в поле и без него, измеряли среднее значение микротвердости (в кг/мм2), результаты представлены в Таблице №1 «Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоты импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С», средний размер блоков когерентного рассеяния (D), относительную микродеформацию (Δd/d) и плотность дислокации (ρ), результаты представлены в Таблице №2 «Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа».

Таблица 1
Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоть импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С
Температура отжига, °С Время отжига, ч Напряженность, кЭ Частота, Гц Нµ±ΔНµ, кг/мм2
400 1 0 0 298±4
400 1 7 0 381±7
400 1 7 1 263±4
400 1 7 2 250±3
400 1 7 3 252±3
400 1 7 4 271±7
400 1 7 5 295±18
400 1 7 6 239±3
400 1 7 7 277±7

Среднее значение микротвердости в закаленном состоянии составляло 122 кг/мм2. Из Таблицы №1 видно, что наложение импульсного магнитного поля на все режимы термомагнитной обработки всегда приводит к заметному увеличению пластичности сплава и к уменьшению среднего значения микротвердости на 86-142 кг/мм2, т.е. на 23-37% по сравнению с образцами, состаренными в постоянном магнитном поле и на 3-59 кг/мм2, т.е. на 1-20% по сравнению с образцами, состаренными без наложения поля. Из Таблицы №2 видно, что после термомагнитной обработки зависимости параметров тонкой структуры коррелируют с зависимостью микротвердости, что подчиняется основным закономерностям процесса старения. Таким образом, установлено, что наложение импульсного магнитного поля в интервале частот от 1 до 7 Гц на старение бериллиевой бронзы БрБ-2 всегда приводит к увеличению пластичности бериллиевой бронзы БрБ-2, т.е. к уменьшению микротвердости сплава.

Таблица 2
Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа
Температура отжига, °С Время отжига, ч Напряженность, кЭ Частота, Гц D, нм ρ·10-10, 1/см2 Δd/d·104
400 1 - - 230 5,6 4,2
400 1 7 - 146 17,3 1,4
400 1 7 1 118 8,3 2,2
400 1 7 2 146 6,7 1,4
400 1 7 3 153 6,4 1,3
400 1 7 4 146 6,7 1,4
400 1 7 5 160 6,1 1,2
400 1 7 6 146 6,6 1,4
400 1 7 7 203 4,8 0,7

Использование заявляемого изобретения позволяет повысить пластичность сплава до 20% по сравнению с образцами, подвергнутыми термической обработки без наложения магнитного поля.

Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, включающий нагрев и старение в течение 1±0,5 ч с одновременным воздействием магнитного поля, отличающийся тем, что детали нагревают до температуры 400±5°С, а старение проводят при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~1,5-2, где t1 - время импульса, t2 - время паузы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлообработке, в частности к производству прессованных заготовок из медных сплавов. .
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения электродов контактной сварки и микросварки, жаропрочных проводов, теплообменников, пресс-форм, штампов, огневых стенок камер сгорания реактивных двигателей, основ печатных плат, термостойких пружин, контактов.

Изобретение относится к восстановлению поврежденных металлических изделий, в частности к способам устранения дефектов в металлических ударных музыкальных инструментах, и может быть использовано для исправления дефектов колоколов, улучшения акустических свойств и повышения их прочностных характеристик.

Изобретение относится к восстановлению поврежденных металлических изделий, в частности к способам устранения внутренних дефектов в литых ударных музыкальных инструментах, возникающих как при эксплуатации изделий, так и при их изготовлении, и может быть использовано при исправлении дефектов колоколов.
Изобретение относится к производству изделий и полуфабрикатов, в частности прутков и проволоки, из свинцовых латуней. .

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно - к области производства проволоки из низколегированных сплавов на основе меди, в частности из хромоциркониевой бронзы с добавкой кальция, марки БрХЦрК.
Изобретение относится к области радиационно-пучковых технологий модифицирования материалов, в частности к способу модификации поверхностного слоя алюминия, или меди, или никеля.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к обработке прутков из хромовой бронзы, применяемых преимущественно в машиностроении в качестве электродов машин контактной сварки.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству проволоки, изготавливаемой из оловянно-цинковой бронзы марки БрОЦ4-3 и предназначенной для выполнения из нее упругих элементов в ответственных электрических разъемах.

Изобретение относится к способу и устройству для плазменной обработки тела вращения и может найти применение при упрочнении железнодорожных колес. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу термической обработки пластин - шаблонов, применяемых для замера точности геометрии рельсовой продукции.

Изобретение относится к области термообработки. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к поверхностному упрочнению прокатных валков. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке покрытий никель-алюминий с эффектом памяти формы, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине.

Изобретение относится к термоимпульсной обработке. .
Изобретение относится к восстановлению физико-механических свойств металла корпусов энергетических реакторов. .

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для электроконтактного нагрева металлических профильных изделий перед проведением операции правки на правильно растяжной машине.

Изобретение относится к области обработки сварных металлоконструкций. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных деталей и может применяться для защиты шпилек газозапорной арматуры от коррозии.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению детали из стали, обладающей многофазной микроструктурой
Наверх